汽车轮胎压力监测系统
摘要
大量数据表明,对轮胎正确充气会大大降低爆胎的可能性。为了解决这个问题,
轮胎压力监测系统(TPMS)的研究开始受到重视。直接 TPMS 是在每个轮胎内使用压
力传感器,并安装无线发射器,将压力信息从轮胎内部发送到中央接收器模块上
的系统。使用直接系统,可以随时测定每个轮胎内部的实际压力,很容易确定故
障轮胎。
目前直接轮胎压力监测系统包括 4 个或 5 个(取决于备胎是否装备传感器)轮
胎模块和一个中央接收器模块。轮胎模块由压力传感器、温度传感器、控制模块
(如 ASIC 或 MCU)、发射器、天线以及电池组成。也可以包括更多的外部系统,如
启动发射的低频(LF)探测器、惯性开关或无内置电池的电源等装置。
一个简单的接收器模块由一根中央天线、一个接收器 IC 和一个与车辆其他部
分相连接的接口组成。通用接口包括控制器局域网络(CAN)接口,该接口通常装备
在车辆的车身控制器内。数据由车身控制器处理,当轮胎压力低时,它可以用来
向司机提出警告。
TPMS (轮胎压力监测系统)的作用是在汽车行驶过程中对轮胎气压进行实时
自动监测,并对轮胎漏气和低气压进行报警,以确保行车安全。
本文主要对模拟信号放大,A/D 转换,以及单片机控制显示气压作详细介绍说
明。
关键字 TPMS AT89C51 ADC0809 PTR2000
Abstract:The mass datas indicated that, can greatly reduce the blowout to
the tire correct gasification the possibility. In order to solve this problem,
tire pressure monitor system (TPMS) the research starts to receive takes.
Direct TPMS is in each tire the working pressure sensor, and the
installment wireless launcher, transmits the pressure information from the
tire interior to the central receiver module in the system. Uses the direct
system, may determine each tire interior as necessary the actual pressure,
very easy definite breakdown tire.
At present the direct tire pressure monitor system (is decided
including 4 or 5 by spare tire whether equips sensor) the tire module and a
central receiver module. The tire module by the pressure transmitter, the
temperature sensor, the control module (for example ASIC or MCU), the
launcher, the antenna as well as the battery is composed. Also may include
more external systems in, like the start launch low frequency (LF) the
detector, the inertia switch or do not have sets at battery installment and so
on power source。
A simple receiver module by a central antenna, receiver IC and the
connection which connect with the vehicles other parts is composed.
General connection including control territory network (CAN) connection,
this connection usual equipment in vehicles automobile body controller.
Data by automobile body controller processing, when the tire pressure is
low, it may use for to the driver to give the warning.
TPMS (tire pressure monitor system) the function is carries on the
real-time automatic monitor in the automobile travel process to the tire
pressure, and carries on to tire flat with the low atmospheric pressure
reports to the police, guarantees the traffic safety.
This article mainly enlarges to the simulated signal, A/D transforms,
as well as the monolithic integrated circuit control demonstration
barometric pressure gives detailed introduction showing.
Keyword: TPMS AT89C51 ADC0809 PTR2000
目录
第一章 现状分析 .....................................................5
第二章 经典 TPMS 系统设计.............................................6
2.1 轮胎监测模块 ..................................................6
2.1.1 NPX-C10746 简介 ..........................................6
2.1.2 监测模块硬件构成 .........................................7
2.2 主机接收显示模块 ..............................................7
2.3 软件设计 ......................................................8
2.3.1 轮胎监测模块程序设计 .....................................8
2.3.2 主机显示模块程序设计 .....................................9
2. 4 通讯及协议 ..................................................10
第三章 系统硬件设计 .................................................11
3.1 AT89C51 芯片介绍 ............................................11
3.1.1 89C51 引脚功能说明: ....................................12
3.2 典型 A/D 转换芯片 ADC0809 ...................................13
3.2.1 ADC0809 的内部逻辑结构: ...............................14
3.2.2 信号引脚 ................................................15
3.2.3 A/D 转换接口方式 ........................................16
3.3 硬件设计电路图 ..............................................17
第四章 系统软件设计 ..............................................19
第五章 辅助电路及器件介绍 ..........................................20
5.1 PTR2000 无线收发数传模块介绍 .................................20
5.1.1 产品特性: ..............................................20
5.1.2 PTR2000 的主要特征如下: ................................20
5.1.3 应用领域: ..............................................21
5.1.4 电气特性: ..............................................21
5.1.5 引脚说明(顶视图): .....................................22
5.1.6 模块工作模式控制及工作频道选择表: ......................22
5.1.7 软件编程: ..............................................23
5.2 仪表放大器 AD620...................................................................................................23
附录一: 外文翻译原文 ..........................................27
第一章 现状分析
目前,轮胎压力监测系统主要分为两种类型:
一种为间接式(Wheel-Speed Based TPMS,简称 WSB),这种系统是通过汽
车 ABS 系统的轮速传感器来比较轮胎之间的转速差别,以达到监测胎压的目的。
ABS 通过轮速传感器来确定车轮是否抱死,从而决定是否启动防抱死系统。当轮
胎压力降低时,车辆的重量会使轮胎直径变小,这就会导致车速发生变化,这种
变化即可用于触发警报系统来向司机发出警告。
另一种是直接式(Pressure-Sensor Based TPMS,简称 PSB),这种系统是利
用安装在每一个轮胎里的压力传感器来直接测量轮胎的气压,利用无线发射器将
压力信息从轮胎内部发送到中央接收器模块上的系统,然后对各轮胎气压数据进
行显示。当轮胎气压太低或漏气时,系统会自动报警。
这两种系统各有优劣。直接系统可以提供更高级的功能,随时测定每个轮胎内
部的实际瞬压,很容易确定故障轮胎。间接系统造价相对较低,已经装备了 4 轮
ABS (每个轮胎装备 1 个轮速传感器)的汽车只需对软件进行升级。但是,间接系
统没有直接系统准确率高,它根本不能确定故障轮胎,而且系统校准极其复杂,
在某些情况下该系统会无法正常工作,例如同一车轴的 2 个轮胎气压都低时。
还有一种复合式 TPMS,它兼有上述两个系统的优点,它在两个互相成对角的
轮胎内装备直接传感器,并装备一个 4 轮间接系统。与全部使用直接系统相比,
这种复合式系统可以降低成本,克服间接系统不能检测出多个轮胎同时出现气压
过低的缺点。但是,它仍然不能像直接系统那样提供所有 4 个轮胎内实际压力的
实时数据。
现在的轮胎压力监测系统还是存在着不少需要完善改进的地方。对于间接系统
来说,同轴或 2 个以上轮胎缺气的情况无法显示;车速 100 km/h 以上时监测失
效。而对于直接系统,无线信号传输的稳定性和可靠性、传感器的使用寿命、报
警提示的准确性(有无误报、错报)以及传感器的耐压性等都是亟待提高的。
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